Результаты первых испытательных полетов привели не только к предложению построить серию из десяти Ла-5 с мотором М-82ФН и турбонагнетателем ТК-3, но и созданию новой высотной модификации Ла-5 с потолком 13 500 м (приказ НКАП № 52Зсс от 31 августа 1943 года). Машина должна была иметь новое крыло и хвостовое оперение увеличенной площади, а на летные испытания ее предполагалось поставить 15 октября 1943 года. Но постройка очередной высотной модификации Ла-5 была завершена только в январе 1944 года. Главной причиной этой задержки была загруженность завода изготовлением Ла-7. Установившаяся в феврале плохая погода воспрепятствовала проведению полетов, а во время наземных гонок двигателя снова были обнаружены частицы металла, на этот раз в маслосистеме. Потребовалось снова менять мотор, и лишь 17 марта 1944 года летчик-испытатель ЛИИ Г. М. Шиянов впервые поднял высотный истребитель в воздух. Снова возникла старая проблема — перегрев головки цилиндра (до 240–260 градусов) на высотах более 2000 м, и кроме того, капризничали топливный и маслонасосы. На высоте 5000 м упало давление топлива, а турбонагнетатель правого борта начал сильно дымить. Дым попал в кабину, и пилоту пришлось досрочно прекратить полет. Испытания продолжались до июня 1944 года, когда в соответствии с новым приказом НКАП № 832сс от 6 июня 1944 года высотный истребитель надо уже было создавать на базе Ла-7. Официально летные испытания Ла-5 М-82ФН с двумя ТК-3 были завершены 15 июля 1944 года, но на самом деле они проводились до конца года, что позволило накопить бесценный опыт, использованный при создании высотного варианта Ла-7.
«Улучшить летные характеристики Ла-5» — так было записано в приказе НКАП № 93 от 12 февраля 1943 года, который, в числе прочих мер, предусматривал постройку двух Ла-5 с моторами М-71. Ла-5 с/н 710041, оснащенный этим двигателем, впервые поднялся в воздух 28 апреля 1943 года. Опытный самолет был переделан из машины второй серии (с/н 39210204), выпущенной в апреле. Из-за увеличившейся массы и диаметра М-71 по сравнению с М-82 (1070 кг и 1375 мм против 900 кг и 1260 мм) пришлось переделать панели капота, а сам мотор сдвинуть назад для сохранения положения центра тяжести. Длину фюзеляжа сократили до 8510 мм, а воздухозаборник карбюратора перенесли под капот, сдвинули назад и маслорадиатор. Винт ВИШ-105В диаметром 3,1 м заменили на АВ-5 диаметром 3,2. Взлетный вес машины вырос до 3520 кг, что компенсировалось увеличенной мощностью М-71Ф — 2200 л.с. Первый этап программы летных испытаний завершили 4 июня 1943 года с неудовлетворительными результатами — расчетные характеристики получить не удалось. У земли Ла-5 с мотором М-71 развивал максимальную скорость 612 км/ч, а на высоте — 685 км/ч. Высоту 5000 м машина набирала за 4,4 мин, а ее продольная устойчивость оказалась хуже, чем у Ла-5ФН. Второй этап испытаний, продолжавшийся с 21 июня по 10 августа 1943 года, закончился также с отрицательными результатами. В период 23–25 сентября самолет проходил испытания в аэродинамической трубе Т-101 ЦАГИ. Специалисты института пришли к заключению, что причиной недобора скорости является низкое качество изготовления машины, и, особенно, капота, вызвавшее резкий рост сопротивления. При более тщательном изготовлении, полагали ученые, максимальная скорость истребителя может составить 720–725 км/ч. Отказ от серийного производства мотора М-71Ф положил конец работам по доводке Ла-5 М-71. Решение отказаться от разработки этого двигателя до сих пор вызывает недоумение у историков, особенно с учетом того, что М-71 использовался в качестве силовой установки на многообещающем истребителе Поликарпова И-185.
Боевое применение Ла-5